异丙酚对婴幼儿体外循环心脏手术血细胞因子、心肌NF-κB、ICAM-1表达的影响

作者：王龙，周青山，徐金金，李丹枫    作者单位：武汉大学人民医院麻醉科，湖北 武汉 430060

【摘要】  目的：观察异丙酚对婴幼儿体外循环心脏手术血细胞因子、心肌核转录因子(NF)-κB)和细胞间粘附分子(ICAM)-1表达的影响并试图说明其临床意义。方法：20例年龄1～9岁的先天性心脏病体外循环下行房、室间隔缺损矫正术的患儿，随机分为对照组(Ⅰ组，10例)和异丙酚麻醉组(Ⅱ组，10例)。麻醉诱导：咪唑安定，芬太尼，泮库溴铵。麻醉维持：I组，吸入0.25%～2%安氟醚，Ⅱ组，持续输注异丙酚15～20 mg/kg·h。两组分别于全麻诱导气管插管和动静脉穿刺完成后稳定10 min(T0)，体外循环前(T1)、主动脉阻断25 min(T2)、主动脉开放后30 min(T3)、停止体外循环2 h(T4)采集血液标本检测肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-6。右房插管和缺血再灌注30 min取右房心耳组织标本，观察NF-κB和ICAM-1的表达。结果：两组患儿TNF-α在术中和术后无显著差异，IL-6于术中和术后均升高，且I组的明显高于Ⅱ组(P<0.05)。再灌注30min后I 组心肌组织NF-κB和ICAM-1的表达明显高于Ⅱ组(P<0.05)。结论：婴幼儿体外循环心脏手术期间，全身炎症反应被激活，心肌细胞NF-κB和ICAM-1过度表达;异丙酚能减轻其炎症反应，抑制心肌NF-κB和ICAM-1的表达。

【关键词】  二异丙酚;细胞因子类;细胞粘附分子

Effect of propofol on cytokine,myocardium NF-κB and ICAM-1 in children with CPB heart surgery/WANG Long，ZHOU Qingshan，XU Jinjin，Li Danfeng//Chinese Journal of Cardiovascular Rehabilitation Medicine，2009，18(4):367

　　Abstract：Objective:To investigate the effect of propofol on myocardial nuclear factorKappa B (NF-κB) ,intercellular adhesion molecule 1(ICAM-1),serum TNF-α and IL-6 in children with cardiopulmonary bypass (CPB)heart surgery.Methods:The 20 children with congenital heart disease (ASD，VSD)and elective CPB heart surgery were divided into control group (n=10) and propofol anesthesia group (n=10) randomly.The myocardial samples were taken at the time of intubatton pre-CPB and reperfusion 30min to observe the variation of NF-κB、 ICAM-1.The serum TNF-α、IL-6 activity were examined at six different points.Results: There were no differents in TNF-α between two group，but IL-6 was much more in control group after CPB than that in propofol group(P<0.05) after surgery .Myocardium NF-κB and ICAM-1 significantly increased in control group at the time of reperfusion 30 min as compared with that of propofol group(P<0.05).Conclusion:Propofol can protect the myocardium against ischemia/reperfusion injury through inhibition the activity of myocardium NF-κB and ICAM-1.

　Key words：Propofol;Cytokins;Cell adhesion molecules

　　近年来证实心肌缺血再灌注(ischemia reperfusion，IR)损伤与多种细胞因子(cytokine，CK)有密切关系[1，2]。肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-l、IL-6等促炎性细胞因子的大量分泌释放可以加重再灌注损伤。抑制促炎性CK的自分泌、旁分泌，可延缓、减轻再灌注损伤[2]。许多麻醉药通过抑制手术或创伤时促炎性细胞因子的释放，可减轻组织损伤[3]。本研究旨在观察异丙酚对婴幼儿体外循环心脏手术患者CK(TNF-α，IL-6)及心肌核转录因子(NF)-κB和细胞间粘附分子(ICAM)-1表达的影响，探讨其意义。

　　1 资料与方法

　　1.1 一般资料

　　以我院2000年元月～2003年12月收治的20例，1～9岁的先天性心脏病，体外循环(CPB)下行房、室间隔缺损矫正术的患儿为研究对象，随机分为对照组(Ⅰ组，10例)和异丙酚麻醉组(Ⅱ组，10例)，所有患儿心功能Ⅰ～Ⅱ级，无明显肺动脉高压。

　　1.2 方法

　　两组病人麻醉诱导均给予咪唑安定(0.2～0.4 mg/kg)，芬太尼10μg/kg，泮库溴铵0.1 mg/kg静脉注射，间断静脉注射潘库溴铵0.04 mg/kg维持肌肉松弛。麻醉维持，I组，吸入0.25%～2%安氟醚;Ⅱ组，以微量泵持续静脉输注异丙酚15～20 mg/kg.h。两组病人均于劈胸骨前、转流前静脉追加芬太尼10 μg/kg，肝素化(3 mg/kg)后常规建立CPB。

　　1.3 样本收集与监测指标

　　在全麻诱导气管插管和动静脉穿刺完成后稳定10 min，抽血标本作为基础对照值(T0)，显露心脏和大血管后体外循环开始前(T1)、主动脉阻断25 min(T2)、主动脉开放后30 min(T3)、停止体外循环2 h(T4)分别采集血液标本，测定TNF-α、IL-6。右房插管和缺血再灌注30 min后取右房心耳组织标本，观察心肌NF-κB和ICAM-1的表达。

　　1.4 检测技术

　　按试剂盒说明，用酶联免疫吸附测定(ELISA)法测定TNF-α、IL-6。心肌组织NF-κB的检测：心肌标本，用免疫组化方法检测P65抗体，以胞核呈棕黄色的细胞为阳性细胞，用图象分析系统计算其灰度值。心肌组织ICAM-1的检测：取心肌标本，采用免疫组化方法检测ICAM-l，以胞丝呈棕黄色的为阳性细胞，用图象分析系统计算其灰度值。

　　1.5 统计学处理

　　所有计量资料均用均数±标准差(±s)表示，采用SPSS 10.0软件包统计，两组病人一般资料比较用t检验，其它资料比较采用方差分析和q检验。P<0.05为差异有显著性。

　　2 结 果

　　2.1 血液中细胞因子变化

　　两组患儿血TNF-α浓度在心脏手术期间无变化，Ⅰ组患儿IL-6浓度在体外循环后显著增加，明显高于Ⅱ组(P<0.05)见表1。表1 两组小儿血液中细胞因子变化注：与I组比较△P<0.05。

　　2.2 心肌组织NF-κB的表达

　　CPB前两组心肌组织均无明显阳性细胞表达(图l，图2，见封三)，主动脉开放再灌注30min时两组的阳性细胞表达均显著增多，表现为胞核上不均匀的黄褐色颗粒状物(图3，图4，见封三)。II组和I组NF-κB灰度值分别为190.40±15.27和140.10±19.79，II组显著高于I组(P<0.05)。

　　2.3 心肌组织ICAM-l的表达

　　CPB前两组心肌组织均无明显阳性细胞表达(图5，图6，见封三)，主动脉开放再灌注30min时两组阳性细胞表达均增多，表现为胞丝上不均匀的黄褐色颗粒状物(图7，图8，见封三)，II组和I组ICAM-1灰度值分别为163.60±3.87和114.09±15.87，前者显著高于后者(P<0.05)。

　　3 讨 论

　　细胞因子是介导缺血再灌注损伤、感染性休克等病理生理改变的重要内源性介质。心脏手术期间CPB血液与心肺转流机异物表面接触，缺血再灌注损伤及内毒素的作用等都可引发全身炎症反应[4，5]。TNF-α是炎症级联的始发因子，心肌缺血再灌注时TNF-α最先表达[4]，在0.2～0.8ng/ml范围内是呈浓度依耐性地抑制心肌细胞收缩力[6]，引起心功能障碍; TNF-α对毛细血管有直接的毒性作用，导致小动脉痉挛，毛细血管通透性增加，加重外周白细胞浸润及心肌水肿;TNF-α还可促进IL-1β、IL-6及粒细胞-单核细胞集落因子的释放，协同介导炎症反应。本研究中的两组小儿围手术期间TNF-α无明显变化，可能与手术中麻醉药和抗菌素应用以及CPB主动脉阻断时间相对较短有关。

　　研究显示围手术期反映炎性反应强弱的最主要炎性细胞因子是IL-6，具有促炎性和抗炎性反应双重作用。本试验发现CPB前IL-6处于较低水平，CPB开始后即呈数十至数百倍增加，停CPB后2 h达最高峰。这种变化趋势和与报道一致[6，7]，说明手术后24h内炎症反应最强烈。致炎细胞因子可引起白细胞粘附和渗出，由于中性粒细胞溶酶体颗粒中胰蛋白酶E和髓过氧化物释放，并产生氧自由基，可导致心脏手术后内皮细胞和组织细胞损伤。静脉麻醉药异丙酚因其结构的特异性，具有独特的抗脂质过氧化性能，并明显减轻心肌缺血再灌注损伤，抑制心脏手术后IL-6增加，并使抗炎细胞因子IL-10浓度提高。本研究结果也证实，异丙酚麻醉能抑制小儿体外循环期间IL-6的增加。此结果也说明异丙酚麻醉能改善婴幼儿体外循环心脏手术的预后，其机制可能与抑制细胞因子的释放有关。

　　NF-κB最早是从B细胞核抽取物中发现的一种能与免疫κ轻链基因结合的增强子。NF-κB一方面参与调控众多炎症因子的基因表达，另一方面又可被所调控的炎症因子激活，并诱导多种基因表达。研究证实[8，9]，在CPB心脏手术中，心肌缺血再灌注时NF-κB可被激活。激活后的NF-κB诱导ICAM-1和TNF-α等表达，共同造成心肌细胞损伤、坏死和心功能紊乱。有研究发现心肌缺血再灌注30 min时NF-κB活性显著增强，随后降低，在再灌注2～3 h时又增强[3]。本研究以P65亚单位的抗体来检测心肌NF-κB的表达，发现主动脉开放30 min时，两组心肌NF-κB的灰度值较CPB前有显著性降低，间接反映心肌细胞恢复供氧后NF-κB的活性显著增强，表明两组都存在心肌缺血再灌注损伤。但II组NF-κB阳性细胞表达较少，其灰度值显著高于I组，表明异丙酚对再灌注30 min心肌细胞中NF-κB的激活具有较强的抑制能力。

　　ICAM-l是细胞粘附分子免疫球蛋白超家族中的一员，是促进中性粒细胞粘附聚集的主要因子。缺血再灌注引起ICAM-1与趋化因子一起促使聚集的中性粒细胞游离出血管壁渗透到组织间隙并释放毒性物质，导致组织细胞死亡;同时又可进一步激活NF-κB的活性参与炎症反应。本研究中主动脉开放30 min时，两组NF-κB的灰度值均较CPB前有显著性降低，而该时点两组ICAM-1的灰度值也较CPB前有显著性降低。由于II组NF-κB活性降低使其诱导表达ICAM-l的能力也降低，因而该组ICAM-l活性亦显著低于I组，这与Bao[6]等人的研究结果相一致。

　　本研究表明婴幼儿体外循环心脏手术期间，全身炎症反应被激活，心肌细胞NF-κB和ICAM-1过度表达。异丙酚能减轻婴幼儿体外循环心脏手术患者围手术期炎症反应，抑制心肌NF-κB和ICAM-1的表达。

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